La capsaicina está presente en grandes cantidades en el tejido placentario (que contiene las semillas), las membranas internas y, en menor medida, las otras partes carnosas de los frutos de las plantas del género Capsicum . Las semillas en sí no producen capsaicina, aunque la mayor concentración de capsaicina se puede encontrar en la médula blanca de la pared interna, donde están adheridas las semillas. [7]
Las semillas de las plantas Capsicum son dispersadas predominantemente por las aves. En las aves, el canal TRPV1 no responde a la capsaicina ni a sustancias químicas relacionadas, pero el TRPV1 de los mamíferos es muy sensible a él. Esto es ventajoso para la planta, ya que las semillas de chile consumidas por las aves pasan por el tracto digestivo y pueden germinar más tarde, mientras que los mamíferos tienen dientes molares que destruyen dichas semillas y les impiden germinar. Por lo tanto, la selección natural puede haber llevado a un aumento de la producción de capsaicina porque hace que la planta sea menos propensa a ser consumida por animales que no la ayudan a dispersarse. [8] También hay evidencia de que la capsaicina puede haber evolucionado como un agente antifúngico . [9] El patógeno fúngico Fusarium , que se sabe que infecta a los chiles silvestres y, por lo tanto, reduce la viabilidad de las semillas, es disuadido por la capsaicina, que limita así esta forma de mortalidad de semillas antes de la dispersión.
El veneno que contiene vanillotoxina de una determinada especie de tarántula ( Psalmopoeus cambridgei ) activa la misma vía de dolor que activa la capsaicina, un ejemplo de una vía compartida en la defensa antimamífera tanto de plantas como de animales. [10]
Debido a la sensación de ardor que causa la capsaicina cuando entra en contacto con las membranas mucosas , se utiliza comúnmente en productos alimenticios para proporcionar un toque picante o "calor" (picante), generalmente en forma de especias como el chile en polvo y el pimentón . [11] En altas concentraciones, la capsaicina también provocará un efecto de ardor en otras áreas sensibles, como la piel o los ojos. [12] El grado de picante que se encuentra dentro de un alimento a menudo se mide en la escala Scoville . [11]
Desde hace mucho tiempo existe una demanda de productos condimentados con capsaicina, como el chile y las salsas picantes como la salsa Tabasco y la salsa mexicana . [11] Es común que las personas experimenten efectos placenteros e incluso eufóricos al ingerir capsaicina. [11] El folclore entre los autodenominados "adictos al chile" atribuye esto a la liberación de endorfinas estimulada por el dolor , un mecanismo diferente de la sobrecarga del receptor local que hace que la capsaicina sea efectiva como analgésico tópico . [12]
Investigación y uso farmacéutico
La capsaicina se utiliza como analgésico en ungüentos tópicos y parches dérmicos para aliviar el dolor, normalmente en concentraciones entre 0,025% y 0,1%. [13] Se puede aplicar en forma de crema para el alivio temporal de dolores menores de músculos y articulaciones asociados con artritis , dolor de espalda, distensiones y esguinces , a menudo en compuestos con otros rubefacientes . [13]
También se utiliza para reducir los síntomas de la neuropatía periférica , como la neuralgia posherpética causada por el herpes zóster . [13] Un parche transdérmico de capsaicina ( Qutenza ) para el tratamiento de esta indicación terapéutica particular (dolor debido a la neuralgia posherpética) fue aprobado en 2009, como un tratamiento terapéutico tanto por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) [14] [15] como por la Unión Europea. [16] Una solicitud posterior a la FDA para que Qutenza se usara como analgésico en la neuralgia por VIH fue rechazada. [17] Una revisión de 2017 de estudios clínicos de calidad limitada encontró que la capsaicina tópica en dosis altas (8%) en comparación con el control (0,4% de capsaicina) proporcionó un alivio del dolor moderado a sustancial de la neuralgia posherpética, la neuropatía por VIH y la neuropatía diabética . [18]
Aunque las cremas de capsaicina se han utilizado para tratar la psoriasis y reducir la picazón, [13] [19] [20] una revisión de seis ensayos clínicos que involucraron capsaicina tópica para el tratamiento del prurito concluyó que no había evidencia suficiente de su efecto. [21] La capsaicina oral disminuye moderadamente los niveles de colesterol LDL . [22]
Los capsaicinoides también son un ingrediente activo en los agentes de spray de pimienta para el control de disturbios y la defensa personal . [2] Cuando el aerosol entra en contacto con la piel, especialmente los ojos o las membranas mucosas , produce dolor y dificultad para respirar en el individuo afectado. [2]
La capsaicina también se utiliza para disuadir a las plagas, en concreto a las plagas de mamíferos. Entre los objetivos de los repelentes de capsaicina se incluyen los ratones de campo, los ciervos, los conejos, las ardillas, los osos , los insectos y los perros atacantes. [23] Las vainas de chile secas molidas o trituradas se pueden utilizar en las semillas para pájaros para disuadir a los roedores, [24] aprovechando la insensibilidad de las aves a la capsaicina. El Elephant Pepper Development Trust afirma que el uso de chiles como cultivo de barrera puede ser un medio sostenible para que los agricultores rurales africanos disuadan a los elefantes de comer sus cultivos. [25]
Un artículo publicado en el Journal of Environmental Science and Health Part B en 2006 afirma que "aunque el extracto de chile picante se utiliza comúnmente como componente de fórmulas repelentes de insectos para el hogar y el jardín, no está claro que los elementos capsaicinoides del extracto sean responsables de su repelencia". [26]
El primer producto pesticida que utilizaba únicamente capsaicina como ingrediente activo fue registrado en el Departamento de Agricultura de los EE. UU. en 1962. [23]
Deportes ecuestres
La capsaicina es una sustancia prohibida en los deportes ecuestres debido a sus propiedades hipersensibilizadoras y analgésicas. [27] En los eventos de salto de obstáculos de los Juegos Olímpicos de Verano de 2008 , cuatro caballos dieron positivo en la prueba de capsaicina, lo que resultó en la descalificación. [27]
Efectos irritantes
Efectos agudos sobre la salud
La capsaicina es un irritante fuerte que requiere el uso de gafas protectoras adecuadas, respiradores y procedimientos adecuados para la manipulación de materiales peligrosos. La capsaicina surte efecto tras el contacto con la piel (irritante, sensibilizante), el contacto con los ojos (irritante), la ingestión y la inhalación (irritante pulmonar, sensibilizante pulmonar). La DL50 en ratones es de 47,2 mg/kg. [28] [29]
Las exposiciones dolorosas a pimientos que contienen capsaicina se encuentran entre las exposiciones relacionadas con plantas más comunes que se presentan a los centros de toxicología. [30] Provocan ardor o dolor punzante en la piel y, si se ingieren en grandes cantidades por adultos o en pequeñas cantidades por niños, pueden producir náuseas, vómitos, dolor abdominal y diarrea ardiente. La exposición ocular produce lagrimeo intenso, dolor, conjuntivitis y blefaroespasmo . [31]
Tratamiento después de la exposición
El tratamiento principal es la eliminación de la sustancia nociva. El agua sola no es eficaz para eliminar la capsaicina. [28] La capsaicina es soluble en alcohol, que puede utilizarse para limpiar elementos contaminados. [28]
Cuando se ingiere capsaicina, la leche fría puede ser una forma eficaz de aliviar la sensación de ardor debida a las caseínas de la leche, y el agua de la leche actúa como surfactante , permitiendo que la capsaicina forme una emulsión con ella. [32]
Pérdida y recuperación de peso
Hasta 2007, no había evidencia que demostrara que la pérdida de peso estuviera directamente relacionada con la ingestión de capsaicina. No se había realizado una investigación clínica bien diseñada porque el sabor picante de la capsaicina en las dosis prescritas en la investigación impidió que los sujetos cumplieran con el estudio. [33] Un metaanálisis de 2014 de otros ensayos encontró evidencia débil de que consumir capsaicina antes de una comida podría reducir ligeramente la cantidad de alimentos consumidos y podría impulsar la preferencia alimentaria hacia los carbohidratos . [34]
Úlcera péptica
Una revisión de 2006 concluyó que la capsaicina puede aliviar los síntomas de una úlcera péptica en lugar de ser una causa de ella. [35]
Muerte
La ingestión de grandes cantidades de capsaicina puede ser mortal, [36] particularmente en personas con problemas cardíacos. [37] Incluso personas jóvenes sanas pueden sufrir efectos adversos para la salud como infarto de miocardio después de la ingestión de cápsulas de capsaicina. [38]
Mecanismo de acción
Las sensaciones de ardor y dolor asociadas con la capsaicina son resultado de la "desfuncionalización" de las fibras nerviosas nociceptoras al causar una reacción de hipersensibilidad tópica en la piel. [2] [39] Como miembro de la familia vanilloide , la capsaicina se une a un receptor en las fibras nociceptoras llamado receptor vanilloide subtipo 1 (TRPV1). [39] [40] [41] El TRPV1, que también puede ser estimulado con calor, protones y abrasión física, permite que los cationes pasen a través de la membrana celular cuando se activa. [39] La despolarización resultante de la neurona la estimula a enviar impulsos al cerebro. [39] Al unirse a los receptores TRPV1, la capsaicina produce sensaciones similares a las del calor excesivo o daño abrasivo, como calentamiento, hormigueo, picazón o escozor, lo que explica por qué la capsaicina se describe como un irritante en la piel y los ojos o por ingestión. [39]
La aclaración de los mecanismos de los efectos de la capsaicina en los nociceptores de la piel fue parte de la concesión del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2021 , ya que condujo al descubrimiento de sensores cutáneos para la temperatura y el tacto, y a la identificación del gen único que causa la sensibilidad a la capsaicina. [42] [43]
Historia
El compuesto fue extraído por primera vez en forma impura en 1816 por Christian Friedrich Bucholz (1770-1818). [44] [a]
En 1873, el farmacólogo alemán Rudolf Buchheim [54] [55] [56] (1820-1879) y en 1878 el médico húngaro Endre Hőgyes [57] [58] afirmaron que el "capsicol" (capsaicina parcialmente purificada [59] ) causaba una sensación de ardor al entrar en contacto con las membranas mucosas y aumentaba la secreción de ácido gástrico .
Capsaicinoides
Los capsaicinoides más comunes son la capsaicina (69%), la dihidrocapsaicina (22%), la nordihidrocapsaicina (7%), la homocapsaicina (1%) y la homodihidrocapsaicina (1%). [60]
La capsaicina y la dihidrocapsaicina (ambas con 16,0 millones de SHU ) son los capsaicinoides más picantes . La nordihidrocapsaicina (9,1 millones de SHU), la homocapsaicina y la homodihidrocapsaicina (ambas con 8,6 millones de SHU) son aproximadamente la mitad de picantes. [5]
Existen seis capsaicinoides naturales (tabla siguiente). Aunque la vainilamida del ácido n-nonanoico (Nonivamide, VNA, también PAVA) se produce sintéticamente para la mayoría de las aplicaciones, se encuentra de forma natural en las especies de Capsicum . [61]
Biosíntesis
Pimientos picantesLa vainilamina es un producto de la vía fenilpropanoide.La valina ingresa a la vía de los ácidos grasos ramificados para producir 8-metil-6-nonenoil-CoA.La capsaicina sintasa condensa la vainilamina y el 8-metil-6-nonenoil-CoA para producir capsaicina.
Historia
La vía biosintética general de la capsaicina y otros capsaicinoides fue dilucidada en la década de 1960 por Bennett y Kirby, y Leete y Louden. Los estudios de radiomarcaje identificaron a la fenilalanina y la valina como precursores de la capsaicina. [62] [63] Las enzimas de la vía de los fenilpropanoides , la fenilalanina amoniaco liasa (PAL), la cinamato 4-hidroxilasa (C4H), la O -metiltransferasa del ácido cafeico (COMT) y su función en la biosíntesis de los capsaicinoides fueron identificadas más tarde por Fujiwake et al., [64] [65] y Sukrasno y Yeoman. [66] Suzuki et al. son responsables de identificar la leucina como otro precursor de la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada . [67] En 1999 se descubrió que el picante de los chiles está relacionado con niveles más altos de transcripción de enzimas clave de la vía de los fenilpropanoides, la fenilalanina amoniaco liasa, la cinamato 4-hidroxilasa y la O -metiltransferasa del ácido cafeico. Estudios similares mostraron niveles altos de transcripción en la placenta de chiles con un alto picante de genes responsables de la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada. [68]
Vía biosintética
Las plantas exclusivamente del género Capsicum producen capsaicinoides, que son alcaloides . [69] Se cree que la capsaicina se sintetiza en el tabique interlocular de los chiles y depende del gen AT3 , que reside en el locus pun1 , y que codifica una supuesta aciltransferasa . [70]
La biosíntesis de los capsaicinoides ocurre en las glándulas del fruto del pimiento, donde la capsaicina sintasa condensa la vainilamina de la vía fenilpropanoide con una fracción acil-CoA producida por la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada . [63] [71] [72] [73]
La capsaicina es el capsaicinoide más abundante que se encuentra en el género Capsicum , pero existen al menos otras diez variantes de capsaicinoides. [74] La fenilalanina proporciona el precursor de la vía de los fenilpropanoides , mientras que la leucina o la valina proporcionan el precursor de la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada. [63] [71] Para producir capsaicina, se produce 8-metil-6-nonenoil-CoA mediante la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada y se condensa con vainililamina. Otros capsaicinoides se producen mediante la condensación de vainililamina con varios productos de acil-CoA de la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada, que es capaz de producir una variedad de grupos de acil-CoA de diferente longitud de cadena y grados de insaturación. [75] Todas las reacciones de condensación entre los productos de la vía de los fenilpropanoides y los ácidos grasos de cadena ramificada están mediadas por la capsaicina sintasa para producir el producto capsaicinoide final. [63] [71]
Evolución
El género Capsicum se separó de las Solanaceae hace 19,6 millones de años, 5,4 millones de años después de la aparición de las Solanaceae , y es originario solo de América. [76] Los chiles solo comenzaron a evolucionar rápidamente en los últimos 2 millones de años en especies marcadamente diferentes. Esta evolución se puede atribuir parcialmente a un compuesto clave que se encuentra en los pimientos, 8-metil-N-vanillil-6-nonenamida, también conocido como capsaicina. La capsaicina evolucionó de manera similar en todas las especies de chiles que producen capsaicina. Su evolución a lo largo de los siglos se debe a la deriva genética y la selección natural , en todo el género Capsicum . A pesar del hecho de que los chiles dentro del género Capsicum se encuentran en diversos entornos, la capsaicina que se encuentra en todos ellos exhibe propiedades similares que sirven como características defensivas y adaptativas. La capsaicina evolucionó para preservar la aptitud de los pimientos contra infecciones de hongos, insectos y mamíferos granívoros . [77]
Propiedades antifúngicas
La capsaicina actúa como agente antifúngico de cuatro formas principales. En primer lugar, la capsaicina inhibe la tasa metabólica de las células que forman la biopelícula fúngica. [78] Esto inhibe el área y la tasa de crecimiento del hongo, ya que la biopelícula crea un área donde un hongo puede crecer y adherirse al chile en el que está presente la capsaicina. [79] La capsaicina también inhibe la formación de hifas fúngicas , lo que afecta la cantidad de nutrientes que el resto del cuerpo fúngico puede recibir. [80] En tercer lugar, la capsaicina altera la estructura [81] de las células fúngicas y las membranas celulares fúngicas. Esto tiene impactos negativos consecuentes en la integridad de las células fúngicas y su capacidad para sobrevivir y proliferar. Además, la síntesis de ergosterol de los hongos en crecimiento disminuye en relación con la cantidad de capsaicina presente en el área de crecimiento. Esto afecta la membrana celular fúngica y su capacidad para reproducirse y adaptarse a los factores estresantes de su entorno. [82]
Propiedades insecticidas
La capsaicina disuade a los insectos de múltiples maneras. La primera es disuadiendo a los insectos de poner sus huevos en el pimiento debido a los efectos que la capsaicina tiene sobre estos insectos. [83] La capsaicina puede causar displasia intestinal al ingerirla, alterando el metabolismo de los insectos y causando daños a las membranas celulares dentro del insecto. [84] [85] Esto a su vez altera la respuesta de alimentación estándar de los insectos.
Dispersión de semillas y disuasivos contra mamíferos granívoros
Los mamíferos granívoros representan un riesgo para la propagación de los chiles porque sus molares muelen las semillas de los chiles, lo que hace que no puedan convertirse en nuevas plantas de chile. [86] [8] Como resultado, los chiles modernos desarrollaron mecanismos de defensa para mitigar el riesgo de los mamíferos granívoros. Si bien la capsaicina está presente en algún nivel en cada parte del pimiento, la sustancia química tiene su concentración más alta en el tejido cerca de las semillas dentro de los chiles. [7] Las aves pueden comer chiles y luego dispersar las semillas en sus excrementos, lo que permite la propagación. [8]
Adaptación a diferentes niveles de humedad.
La capsaicina es un potente mecanismo de defensa de los chiles, pero tiene un costo. Los niveles variables de capsaicina en los chiles actualmente parecen ser causados por una división evolutiva entre la supervivencia en ambientes secos y la presencia de mecanismos de defensa contra el crecimiento de hongos, insectos y mamíferos granívoros. [87] La síntesis de capsaicina en los chiles ejerce presión sobre sus recursos hídricos. [88] Esto afecta directamente su aptitud, ya que se ha observado que la concentración estándar de capsaicina de los chiles en ambientes de alta humedad en las semillas y pericarpios de los chiles redujo la producción de semillas en un 50%. [89]
Véase también
Alicina , la sustancia química activa que proporciona un sabor picante al ajo crudo y, en menor medida, a las cebollas (consulte esos artículos para obtener información sobre otras sustancias químicas que contienen y que están relacionadas con el sabor picante y la irritación ocular).
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Notas
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La información biográfica sobre Christian Friedrich Bucholz está disponible en: Rose HJ (1857). Rose HJ, Wright T (eds.). A New General Biographical Dictionary. Vol. 5. Londres, Inglaterra: T. Fellowes. p. 186.
La información biográfica sobre CF Bucholz también está disponible (en alemán) en línea en: Allgemeine Deutsche Biographie.
Algunos otros investigadores pioneros que también extrajeron el componente activo de los pimientos:
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Johann Georg Forchhammer , geólogo danés Oersted HC (1820). "Sur la découverte de deux nouveaux alcalis végétaux" [Sobre el descubrimiento de dos nuevos álcalis vegetales]. Journal de physique, de chemie, d'histoire naturelle et des arts [ Revista de Física, Química, Historia Natural y Artes ] (en francés). 90 : 173-174.
Ernst Witting, boticario alemán Witting E (1822). "Consideraciones sobre las bases vegetales en general, desde el punto de vista farmacéutico y descripción de dos sustancias, la capsicina y la nicotina" [Reflexiones sobre las bases vegetales en general desde el punto de vista farmacéutico y descripción de dos sustancias, la capsicina y la nicotina]. Beiträge für die Pharmaceutische und Analytische Chemie [ Contribuciones a la química farmacéutica y analítica ] (en francés). 3 : 43. La llamó "capsicina", en honor al género Capsicum del que se extrajo. John Clough Thresh (1850-1932), que había aislado la capsaicina en forma casi pura, [45] [46] le dio el nombre de "capsaicina" en 1876. [47] Karl Micko aisló la capsaicina en su forma pura en 1898. [48] [49] La composición química de la capsaicina fue determinada por primera vez en 1919 por EK Nelson, quien también dilucidó parcialmente la estructura química de la capsaicina. [50] La capsaicina fue sintetizada por primera vez en 1930 por Ernst Spath y Stephen F. Darling. [51] En 1961, los químicos japoneses S. Kosuge e Y. Inagaki aislaron sustancias similares de los chiles , quienes las llamaron capsaicinoides. [52] [53]
Lectura adicional
Abdel-Salam OM (2014). La capsaicina como molécula terapéutica . Springer. ISBN 978-3-0348-0827-9.
Enlaces externos
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Hoja informativa general sobre la capsaicina – Centro Nacional de Información sobre Pesticidas
